DE69401212T2 - Bedien- und steuereinrichtung eines automatischen getriebes - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft Automobilfahrzeuge; sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Steuerung des Getriebes.
• In der heutigen Automobilproduktion gibt es hauptsächlich zwei Arten von Getrieben: manuell oder mechanisch gesteuerte Getriebe mit Kupplung und automatische Getriebe, die in den meisten Fällen mit einem hydraulischen Momentwandler ausgerüstet sind; es gibt ebenfalls sogenannte halbautomatische Getriebe.
• Die Figur 1 stellt ein allgemeines Funktionsschema früherer Ausführungsformen von Steuervorrichtungen für Automatikgetriebe dar, mit einem Getriebesteuerorgan (101), das vom Betätigungselement (102) je nach gemessenen Parametern betätigt wird, von Steuerungen, die von einem Funktionswählschalter (103) kommen, und ggfs. von einer Betriebsartenwählschalter (104) der dynamischen Verhaltensweise, wie im 1984 angemeldeten Patent US-A-4 669 335 beschrieben wird.
• In zahlreichen Ländern haben die Getriebe automatischen Typs die manuellen Getriebe nicht verdrängt, insbesondere aufgrund einer der wesentlichen Nachteile ihrer Steuerung: sie können der Fahrbewegung des Fahrzeugs in Funktion der Absichten des Fahrers nicht vorgreifen und wählen demnach nicht das optimale Übersetzungsverhältnis in Funktion der Fahrbewegung kurz bevor sie vom Fahrzeug ausgeführt wird. Ein Automatikgetriebe wartet zum Beispiel den Beschleunigungsbefehl ab, um bei einem Überholen zurückzuschalten. Das gleiche gilt auch für sogenannte Getriebe « mit kontinuierlicher Veränderung ».
• Um diesen Nachteil zumindest teilweise zu beheben, wurden Getriebesteuersysteme hergestellt, mit:
• - mehreren dynamischen Verhaltensweisen, die manuell ausgewählt werden können: dies ist nicht für eine schnelle Aktion geeignet und erfordert ein weitreichende Geste, die kaum etwas mit Automatismus zu tun hat; oder
• - einer Auslegung verschiedener bestehender Steuerorgane, wie das Gaspedal (diese Systeme werden selbstanpassend genannt): da diese Auslegung nicht von ihrer Hauptfunktion getrennt ist, kann die Steuervorrichtung des Getriebes nur diejenigen Änderungen des Umfelds interpretieren, die mit einem dieser bestehenden Parameter in Verbindung stehen; oder
• - einer manuellen Wählvorrichtung der Übersetzungsverhältnisse: man verliert den Automatismus.
• Bei allen diesen bekannten Ausführungsformen passt sich das Getriebe entweder nicht in Echtzeit den Ereignissen an, kurz bevor sie eintreten, oder man führt eine manuelle Aktion durch, wobei der Hauptanreiz des Automatikgetriebes verloren geht, oder das Steuersystem interpretiert ein bestehendes Steuerorgan, wie das Gaspedal, was eine Kupplung mit diesem Steuerorgan und seinen Wirkungen voraussetzt, oder zu Störungen des Steuerorgans führt, wenn eine Filterung verwendet wird.
• Andererseits ist aus dem Patent Nr. DE-A-2 043 191 aus dem Jahre 1972 ein Pedal für Baustellenfahrzeuge bekannt, das die Beschleunigung und die sequenzweise Auswahl der Übersetzungsverhältnisse eines halbautomatischen Getriebes ermöglicht.
• Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, dem Fahrer zu ermöglichen, die dynamische Betriebsweise des Getriebes so zu beeinflussen, dass der Wahlvorgang des Übersetzungsverhältnisses jederzeit an die Fahrbewegung angepasst wird, kurz bevor sie vom Fahrzeug ausgeführt wird.
• Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die Änderung des dynamischen Verhaltens zu erreichen, ohne den Automatismus zu verlieren, d.h. ohne manuelles Forcieren der Übersetzungsverhältnisse, und gleichzeitig dem dynamischen Verhalten zu ermöglichen, in Echtzeit an die Ereignisse angepasst zu sein, kurz bevor sie eintreten.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, dass kein besonderes Erlernen erforderlich ist.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, dieses Ergebnis zu erreichen, ohne ein Glied des Fahrers von dem Hauptsteuerorgan abzulenken, dem es zugeordnet ist, und ohne die Betätigung des sogenannten Steuerorgans zu stören und ohne den Blick oder die Konzentration des Fahrers zu beeinflussen.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine manuelle Schaltbetätigung der dynamischen Verhaltensweise durch eine Betätigung mit dem auf dem Gaspedal stehenden Fuss zu ersetzen, wobei es sich hier um eine dauernde oder diskrete Schaltaktion handeln kann, ohne die Beschleunigungsaktion zu stören.
• Die Figur 2 stellt ein Funktionsschema der erfindungsgemässen Vorrichtung dar; man bemerkt das Vorhandensein eines Gaspedalsystems (201) mit Doppelwirkung, das einerseits auf die Einspritzung (204) des Motors und andererseits auf die Wahllogik des Übersetzungsverhältnisses wirken soll, und zwar anhand der jeweiligen Erfassungsmittel der Beschleunigung (202) und der Getriebesteuerung (203). Die auf der Figur 2 dargestellten Verbindungen sind nicht erschöpfend.
• Die Figuren 3 und 4 stellen eine Ausführungsform des Gaspedals mit Doppelwirkung dar, das von der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet wird.
• Um die vorstehend genannten Ziele zu erreichen, besteht die Erfindung aus einer Vorrichtung zur Steuerung des automatischen Getriebes von Automobilfahrzeugen mit Erfassungsmitteln für eine Betätigung des Fahrers, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eins der sogenannten Mittel (203) in unmittelbarer Nähe des Gaspedals (201) oder auf dem sogenannten Pedal angeordnet ist, wobei das sogenannte Erfassungsmittel (203) durch den das Gaspedal betätigenden Fuss des Fahrers betätigbar ist und diese Betätigung durch den Fahrer ohne Störung der Gas- oder Beschleunigungsbetätigung möglich ist, und dass die erfasste Information verwendet wird, um die dynamische Verhaltensweise des Getriebes zu definieren.
• Demnach ermöglicht die Vorrichtung dem Fahrer, das dynamische Verhalten des Getriebes beliebig zu beeinflussen und demzufolge den Wahlvorgang des Übersetzungsverhältnisses jederzeit an die Fahrbewegung anzupassen, kurz bevor sie vom Fahrzeug ausgeführt wird.
• Unter dynamisches Verhalten des Getriebes versteht man das Gesetz, das die Übergangsschwellen der Übersetzungsverhältnisse je nach pysikalischen Parametern definiert, wie zum Beispiel der Motordrehzahl und des vom Motor gelieferten Moments, plus eventuell anderer Parameter, wie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, verschiedene Temperaturen und Drücke, die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung oder anderer, im Fahrzeug gemesser Parameter; alle diese Parameter werden in bekannter Weise verwendet. Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Parameters, das vom auf dem Gaspedal stehenden Fusses des Fahrers gesteuert wird, jedoch von der Beschleunigung getrennt ist, wobei dieser Parameter an der Veränderung der Schaltschwellen in Funktion der für die Steuerung des Getriebes verwendeten physikalischen Parameter beteiligt ist.
• Dies gilt für ein Getriebe mit Dauerwandlung mit unendlicher Ganganzahl, dessen Wandlungsgesetz und dynamisches Verhalten jedoch in gleicher Weise definiert werden können wie für ein konventionelles Getriebe mit einer begrenzten Anzahl von Übersetzungsverhältnissen.
• Man kann zum Beispiel ein Gaspedal verwenden mit mindestens einem mit dem Fuss des Fahrers in Kontakt stehendem Teil, das beweglich montiert ist und zwei Bewegungsfreiheitsgrade in bezug auf die Fahrzeugstruktur ermöglicht, wobei die Bewegungen nach den beiden Freiheitsgraden vom Fuss des Fahrers gesteuert werden; Erfassungsmittel sind so angeordnet, dass sie die Bewegungen des Pedals entsprechend jedem der sogenannten Freiheitsgrade detektiert.
• Vorzugsweise entpricht der erste Freiheitsgrad des sogenannten mit dem Fuss des Fahrers in Kontakt stehenden Teils demjenigen der bekannten Gaspedalen.
• Eine Art und Weise, eine gute Entkopplung zwischen der Beschleunigung und der Getriebesteuerung zu erreichen besteht darin, das Gaspedal und die Erfassungsmittel so anzuordnen, dass eine Veränderung der Wahl der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes insbesondere die Funktion von mindestens einer Kraft ist, die durch den Fuss des Fahrers ausgeübt wird, und zwar in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene verläuft, in der sich des Fuss des Fahrers zur üblichen Betätigung eines Gaspedals bewegt, wobei die erwähnte Ebene im wesenlichen vertikal und longitudinal in bezug auf das Automobilfahrzeug verläuft.
• Unter « Fussbewegung » versteht man ebenfalls eine Betätigung einer kraftempfindlichen Erfassungsvorrichtung.
• Demnach erfordert die erfindungsgemässe Vorrichtung kein besonderes Erlernen, da die bekannte Beschleunigungsaktion nicht vor der Beeinflussung oder Nicht-Beeinflussung der dynamischen Verhaltensweise gestört wird.
• Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung einen elektronischen Rechner (205), der so programmiert ist, dass die Betätigung zur Steuerung des Getriebes vom Fuss des Fahrers auf das dynamische Verhalten des Getriebes einwirkt, und zwar durch Veränderung der Schaltschwellen, die mindestens einem physikalischen Parameter zugeordnet sind, wobei diese Veränderung kontinuierlich oder nicht sein kann, d.h., dass die Aktion des Fusses ermöglicht, unter einer begrenzten oder unbegrenzten Anzahl von dynamischen Verhalten oder « Programmen » zu wählen.
• Das Betätigungssystem (102) des Getriebes durch die sogenannte Steuervorrichtung ist gleichgültig und kann von einem beliebigen bekannten Typ sein. Das gleiche gilt für den Wählschalter (103) und für die Erfassungsmittel der physikalischen Parameter, einschliesslich der Beschleunigung.
• Eine Ausführungsform des Steuersystems (205) des Getriebes sieht die Verwendung eines Getriebesteuerrechners eines bekannten Typs vor.
• Nachstehend erfolgt die Beschreibung von zwei Betriebsweisen:
• Bei einer Ausführungsform mit sogenannter « kontinuierlicher Veränderung » verfügt das Gaspedalsystem (201) mit zwei Freiheitsgraden über Rückholmittel, um den Fahrerfuss in eine Ruheposition in jedem der sogenannten Freiheitsgrade zurückzuholen, und das Steuersystem ist derart programmiert, dass dann wenn der sich in Kontakt mit dem Pedal stehende Fahrerfuss sich von der Rückholposition wegbewegt, und zwar entlang des zweiten Freiheitsgrades, die Vorrichtung die Tendenz hat, niedrigere und niedrigere Übersetzungsverhältnisse anzunehmen, wobei die physikalischen Parameter konstant bleiben.
• Bei dieser Ausführungsform, je mehr der Fuss seitlich geneigt ist, d.h. je weiter er von der Bezugsposition entfernt ist, desto grösser ist die Zunahme; je mehr der Fuss also seitlich geneigt ist, desto stärker « drückt » das Getriebe die Beschleunigungsverhältnisse oder desto mehr schaltet es zurück.
• Bei einer anderen Ausführungsform besitzt das Gaspedalsystem (201) mit zwei Freiheitsgraden ein Detektionsmittel eines seitlichen Impulses des Fahrerfusses, und das Steuersystem ist derart programmiert, dass die Änderung des dynamischen Betriebsverhaltens des Getriebes durch einen seitlichen Impuls des Fusses erhalten wird, wobei ein weiterer Impuls die Rückkehr zur vorherigen Betriebsart gestattet.
• Bei dieser Ausführungsform bewirkt die Impulsgebung des Fusses ein Umschalten auf die « Sport »-Betriebsart; ein erneuter Impuls schaltet wieder in die Betriebsart « Sparen » zurück. Der Rechner kann ebenfalls die Dauer des Impulses interpretieren, wobei zum Beispiel ein langer Impuls zur Aufrechterhaltung der Betriebsart « Sport » nur während der Dauer dieses Impulses führt. Diese Ausführungsform kann insbesondere die bekannte Funktion « Kickdown » umfassen, mit dem Vorteil der Entkopplung der Beschleunigung und demnach einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses mit geringem Moment und vor der Beschleunigung.
• Befindet sich der Fuss in Ruheposition, oder vor jeglichem Impuls, ist die dynamische Betriebsart die Standardbetriebsart, ungefähr wie diejenige eines konventionellen Automatikgetriebes in Betriebsart « Sparen ».
• So kann der Fahrer jederzeit das dynamische Verhalten des Getriebes an seine Absichten anpassen: wenn er überholen möchte, kippt er den Fuss nach rechts, wodurch das Getriebe zurückgeschaltet oder zur einer früheren Rückschaltung als vorher bei der geringsten Beschleunigung veranlasst wird; bei Eingang einer Kurve veranlasst das Kippen des Fusses das Getriebe, nicht in den nächsten Gang zu schalten, oder sogar zurückzuschalten, trotz der Verlangsamung; an einem Abhang, wo die Motorbremse erforderlich ist, braucht der Fahrer nur den Fuss zu kippen, anstatt die Gänge zu forcieren; im Sparbetrieb lässt der Fahrer seinen Fuss in Ruhestellung, was seiner Rückholstellung entspricht (bei der Impuls-Ausführungsform kehrt man durch einen erneuten Impuls wieder in die Betriebsart « Sparen » zurück).
• Bei Ausführungsformen, die über keine seitliche Impulssteuerung verfügen, kann es von Vorteil sein, dass das Gaspedal Blockiermittel (304) aufweist, um ein konstantes dynamisches Betriebsverhalten in dem Falle vorzusehen, dass der Fuss abrupt vom Gaspedal weggenommen wird.
• Bei einer plötzlichen Verlangsamung, begleitet von einer Bremsung, zum Beispiel am Eingang einer Kurve, behält das Getriebe die letzte Betriebsart bei, bis das Gaspedal erneut betätigt wird.
• Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer Ausführungsform des Teils der erfindungsgemässen Vorrichtung, welches das Gaspedalsystem und die ihm zugeordneten Erfassungsmittel bildet.
• Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Vorrichtung ein Gaspedal (301) aufweist, an dem mindestens ein durch den Fahrer betätigbarer Teil (302) dreh- oder gleitbar gelagert ist, und die Erfassungsmittel (202) und (203) sind derart angeordnet, dass die Bewegungen des Fusses des Fahrers entsprechend jedem der zwei Freiheitsgrade der Anordnung einschliesslich des Pedals und des gelenkig gelagerten Teils detektiert werden. Der Teil (302) weist vorteilhafterweise einen Anschlag (303) auf, um dem Fuss des Fahrers Halt zu verleihen.
• Die Figur 3 stellt eine Variante dar, bei der der zweite Freiheitsgrad eine Drehung nach einer Achse (BB) ist, wobei die Achse (AA) die konventionelle Drehachse des Gaspedals ist.
• Die Figur 4 stellt den Fall dar, bei dem der zweite Freiheitsgrad eine Translation auf einer Gleitschiene (401) ist.
• Das System kann für ein Gaspedal verwendet werden, dessen erster Freiheitsgrad eine Drehung nach einer Achse ist, die sich am unteren Teil des Pedals und nicht darüber befindet.
• Die Erfassungsmittel der Getriebesteuerung verwenden zum Beispiel ein Potentiometer für eine kontinuierliche Veränderung, oder einen einfachen Schalter für eine impulsionelle oder diskrete Wahl. Die Rückholmittel können zum Beispiel Federn verwenden.
• Eine Verriegelungsvorrichtung des Gaspedals entsprechend dem der Getriebesteuerung zugeordneten Freiheitsgrad kann durch einen Stössel (304) hergestellt werden, der auf eine Feder montiert ist und mit einer Zahnstange oder einer Klinkenvorrichtung zusammenwirkt, wobei der sogenannte Stössel das Pedal in der Stellung verriegelt, die es beim Abnehmen des Fahrerfusses vom sogenannten Stössel einnahm. Demnach speichert die Vorrichtung die dynamische Verhaltensweise bei einer plötzlichen Bremsung.
• Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist insbesondere für Personenkraftwagen geeignet, insbesondere ihre Impulsversion, sowie für industrielle Fahrzeuge. Sie kann an alle automatischen Getriebetypen angepasst werden, einschliesslich an Getriebe mit kontinuierlicher Veränderung.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Steuerung des automatischen Getriebes von Automobilfahrzeugen mit Erfassungsmitteln für eine Betätigung des Fahrers, wobei mindestens eines dieser Erfassungsmittel (203) zur Definition des dynamischen Betriebsverhaltens des Getriebes verwendete Information liefert, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittel (203) in unmittelbarer Nähe des Gaspedals (201) oder auf dem Pedal angeordnet sind, und

daß die Mittel (203) durch den das Gaspedal betätigenden Fuß des Fahrers betätigbar sind, wobei diese Betätigung durch den Fahrer ohne Störung der Gas- oder Beschleunigungsbetätigung möglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer Rechner (205) vorgesehen ist, der derart programmiert ist, daß die Betätigung zur Steuerung des Getriebes vom Fuß des Fahrers auf das dynamische Verhalten des Getriebes einwirkt, und zwar durch Veränderung der Schaltschwellen die mindestens einem physikalischen Parameter zugeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Beschleunigungs- oder Gaspedal (301) und zugeordnete Erfassungsmittel (202) und (203) vorgesehen sind zur Erfassung von Betätigungen des Fußes des Fahrers, dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens ein durch den Fahrer betätigbarer Teil dreh- oder gleitbar am Pedal gelagert ist, und

daß die erwähnten Erfassungsmittel derart angeordnet sind, daß die Bewegungen des Fußes des Fahrers entsprechend jedem der zwei Freiheitsgrade der Anordnung einschließlich des Pedals und des gelenkig angeordneten Teils detektiert werden,

wobei die Anordnung dem Fahrer gestattet sowohl auf die Motorbeschleunigung als auch auf die Logik zur Auswahl des Übersetzungsverhältnisses einzuwirken.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Auswahl des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes durch die erwähnte Steuervorrichtung insbesondere die Funktion von mindestens einer Kraft ist, die durch den Fuß des Fahrers ausgeübt wird, und zwar in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene verläuft, in der sich der Fuß des Fahrers zur üblichen Betätigung eines Gaspedals bewegt, wobei die erwähnte Ebene im wesentlichen vertikal und longitudinal bezüglich des Automobilfahrzeugs verläuft, wobei diese Orthogonalität eine gute Trennung der Steuerungen gestattet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspedal Blockiermittel (304) aufweist, um ein konstantes dynamisches Betriebsverhalten in dem Falle vorzusehen, daß der Fuß abrupt vom Gaspedal weggenommen wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Beschleunigungs- oder Gaspedalsystem (201) vorgesehen ist, und zwar mit zwei Freiheitsgraden, wobei das System Rückholmittel aufweist, um den Fahrerfuß in eine Ruheposition in jedem der Freiheitsgrade zurückzuholen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem derart programmiert ist, daß dann wenn der in Kontakt mit dem Pedal sich befindende Fahrerfuß sich von der Rückholposition wegbewegt, und zwar entlang des zweiten Freiheitssgrades, die Vorrichtung die Tendenz hat niedrigere und niedrigere Übersetzungsverhältnisse anzunehmen, wobei die anderen physikalischen Parameter konstant bleiben.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Beschleunigungs- oder Gaspedalsystem (201) mit zwei Freiheitsgraden und Mitteln zum Detektieren eines seitlichen Impulses des Fußes des Fahrers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem derart programmiert ist, daß die Änderung des dynamischen Betriebsverhaltens des Getriebes durch einen seitlichen Impuls des Fußes erhalten wird, wobei ein weiterer Impuls die Rückkehr zur vorherigen Betriebsart gestattet.